隨著2008年北京奧運會的臨近,帆船運動越來越受到人們的重視,如何利用現代科技手段輔助訓練,來提高比賽成績顯得尤為重要。從賽場實時采集數據指導訓練和減輕帆船教練工作強度方面考慮,設計帆船姿態儀,可使教練員了解每位運動員具體的訓練細節,提高工作效率。
1、帆船姿態儀的系統設計
基于PIC16F877A設計的帆船姿態儀,能采集帆船行駛過程中的前后仰俯角、左右搖擺角、桅桿旋轉角和GPS系統記錄帆船行駛軌跡。系統每0.5s將采集到的數據記錄1次,記錄時間大約為5 h(小時)。上位機通過RS232接口,可將存儲的數據讀取上來。上位機可以形象地將帆船行駛軌跡、帆船前后仰俯角、左右搖擺角等數據顯示出來。它的系統結構框圖如圖1所示。
2、帆船姿態儀的硬件設計
PIC16F877A單片機作為處理器,通過采集傾角傳感器SCA60C檢測帆船的傾斜角度,然后將檢測到的數據存儲到AT45D081A-RI大容量Flash存儲器中。其部分硬件電路如圖2所示。
DS1302時鐘芯片記錄測控系統中的數據,并在記錄時進行時間標定。其軟硬件設計簡單,時間記錄準確,既避免了連續記錄的大工作量,又避免了定時記錄的盲目性。DS1302與CPU的連接僅需要3條線,即SCLK、I/O、RST。DS1302與單片機連接的電路原理如圖2所示。
采用雙電源供電方式,以便在沒有主電源的情況下仍能保存時間信息以及數據。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電,當VCC2小于VCC1時,VCC1給DS1302供電。
AT45D081A-RI是Atmel公司生產的大容量Flash存儲器,容量為4 Mb。它采用串行方式傳送數據,單5V電源供電;具有功耗低、體積小、容量大、傳送快,與CMOS和TTL電平兼容以及掉電后數據不丟失等特點,因此,其硬件設計與軟件編程都很容易。
系統通過RS232C通信方式與上位機通信,將帆船在海中行進的姿態傳送到上位機,最后由上位機軟件管理和顯示。
3、傾角傳感器的選取
系統采用上海朗尚科貿有限公司的SCA60C高精度傾角傳感器檢測帆船的傾斜角度,通過不同的安裝方式檢測帆船前后仰俯角和左右搖擺角。SCA60C實際上是一個加速度計,內部由一個硅微傳感器和信號處理芯片組成;SMD形式封裝;通過測量地球引力在測量方向上的分量,再將其轉換為傾斜角度,其模擬輸出特性如圖3所示。箭頭標明了加速度的正方向,如果帆船沿箭頭所指方向有加速度,或按圖3所示的方向傾斜,則輸出值增大。
其中,Offset是帆船在0 g位置時的電壓輸出(一般輸出值為2.5 V),Sensitivity是設備的靈敏度(通常靈敏度為2 V/g)。為得到最好的精確度,應當用實際輸出值代替通常值。
4 、上位機軟件設計
采用Delphi軟件設計帆船姿態儀的上位機,將帆船姿態儀采集存儲的數據通過串口讀取上來,利用上位機軟件對讀取上來的數據進行管理,并以曲線的形式形象地顯示出來,教練員可以在上位機上了解運動員訓練的具體情況。軟件界面如圖4所示。
5、結 語
帆船姿態儀安裝調試簡單,技術先進,功能豐富,維護方便,可幫助帆船運動員進行科學的訓練,迎接2008年北京奧運會。
責任編輯:gt
-
傳感器
+關注
關注
2550文章
51039瀏覽量
753092 -
處理器
+關注
關注
68文章
19259瀏覽量
229657 -
單片機
+關注
關注
6035文章
44554瀏覽量
634689
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論